風(fēng)洞試驗(yàn)(精)精編版

1、 一、概述 n1.疲勞的含義 結(jié)構(gòu)物或構(gòu)件在重復(fù)荷載作用下達(dá)到破壞時的強(qiáng)度比其靜力強(qiáng)度要 低得多的現(xiàn)象。 n2.疲勞試驗(yàn)的目的 了解在重復(fù)荷載作用下結(jié)構(gòu)的性能及其變化規(guī)律。 n3.國內(nèi)外對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的疲勞性能的研究比較重視的原因 （1） 普遍采用極限強(qiáng)度設(shè)計(jì)和高強(qiáng)材料，以至于許多結(jié)構(gòu)處于高應(yīng) 力狀態(tài)下工作。 （2）正在擴(kuò)大鋼筋混凝土構(gòu)件在各種重復(fù)荷載作用下的應(yīng)用范圍。 （3）使用荷載下采用允許截面受拉開裂設(shè)計(jì)。 （4）為使重復(fù)荷載作用下構(gòu)件具有良好的使用性能，改進(jìn)設(shè)計(jì)方法， 防止重復(fù)荷載導(dǎo)致過大的垂直裂縫和提前出現(xiàn)斜裂縫。 n疲勞試驗(yàn)一般均在專門的疲勞試驗(yàn)機(jī)上 進(jìn)行。 n目前，國內(nèi)對疲勞試驗(yàn)采取

2、對構(gòu)件施加 等幅勻速脈動荷載，借以模擬結(jié)構(gòu)構(gòu)件 在使用階段不斷反復(fù)加載和卸載的受力 狀態(tài)。 二、試驗(yàn)項(xiàng)目 n1對于鑒定性疲勞試驗(yàn)，在控制疲勞次 數(shù)內(nèi)應(yīng)取得下述有關(guān)數(shù)據(jù)，同時應(yīng)滿足 現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。 （1）抗裂性及開裂荷載； （2）裂縫寬度及其發(fā)展； （3）最大撓度及其變化幅度； （4）疲勞強(qiáng)度。 2正截面的疲勞性能 n（1）各階段截面應(yīng)力分布狀況，中和軸 變化規(guī)律； n（2）抗裂性及開裂荷載； n（3）裂縫寬度、長度、間距及其發(fā)展； n（4）最大撓度及其變化幅度； n（5）疲勞強(qiáng)度的確定； n（6）破壞特征分析。 三、試驗(yàn)荷載 n1取值 上限荷載Qmax是根據(jù)構(gòu)件在最大標(biāo)準(zhǔn)荷載最不利組合下

3、產(chǎn)生的彎 矩計(jì)算而得，荷載下限根據(jù)疲勞試驗(yàn)設(shè)備的要求而定。 n2速度 疲勞試驗(yàn)荷載在單位時間內(nèi)重復(fù)作用次數(shù)（荷載頻率）會影響材 料的塑性變形和徐變。另外頻率過高對疲勞試驗(yàn)附屬設(shè)施帶來的 問題也較多。目前，國內(nèi)外尚無統(tǒng)一的頻率規(guī)定，主要依據(jù)疲勞 試驗(yàn)機(jī)的性能而定。 疲勞頻率不應(yīng)使構(gòu)件及荷載架發(fā)生共振，同時，應(yīng)使構(gòu)件在試驗(yàn) 時與實(shí)際工作時的受力狀態(tài)一致，為此荷載頻率與構(gòu)件固有頻率 之比應(yīng)滿足： 3 . 15 . 0或 三、試驗(yàn)荷載 n3疲勞試驗(yàn)的控制次數(shù) 構(gòu)件經(jīng)受下列控制次數(shù)的疲勞荷載作用后， 抗裂性、剛度、強(qiáng)度必須滿足現(xiàn)行規(guī)范中有關(guān) 規(guī)定。 n中級工制吊車梁：n=2106次 n重級工制吊車梁：n

4、=4106次 四、試驗(yàn)步驟 1疲勞試驗(yàn)前預(yù)載 目的：消除松動及接觸不良，壓牢構(gòu)件并使 儀表運(yùn)轉(zhuǎn)正常。 不大于上限荷載的20%，加12次。 2正式疲勞試驗(yàn) （1）疲勞試驗(yàn)前的靜載試驗(yàn) 目的：對比構(gòu)件經(jīng)受反復(fù)荷載后受力性能有何變 化。 每級取上限荷載的20%，臨近開裂值時應(yīng)適當(dāng)加 密，荷載持續(xù)作用時間：1015min。卸載：分 兩次或一次。或等變形加載。 （2）疲勞試驗(yàn) 調(diào)節(jié)疲勞機(jī)上下限荷載，示值穩(wěn)定后讀取第一次 動載讀數(shù)以后每隔一定次數(shù)讀取數(shù)據(jù)。 根據(jù)要求可在疲勞過程中進(jìn)行靜載試驗(yàn)。 （3）破壞試驗(yàn) 加疲勞荷載至破壞，得出承受荷載的次數(shù)。 靜載破壞試驗(yàn)。 五、疲勞試驗(yàn)的觀測 n1疲勞強(qiáng)度 n科研

5、性試驗(yàn)是以疲勞極限強(qiáng)度和疲勞極限荷載作為最大的 疲勞承載能力。構(gòu)件達(dá)到疲勞破壞時的荷載上限值和應(yīng)力 最大值分別為疲勞極限荷載和疲勞極限強(qiáng)度。 n為了得到給定疲勞應(yīng)力比值（值）條件下的疲勞極限強(qiáng)度 和疲勞極限荷載，一般采取的辦法是: n根據(jù)構(gòu)件實(shí)際承載能力，取定最大應(yīng)力值 ，作疲勞試驗(yàn)， 求得破壞時荷載作用次數(shù)n，從 與n雙對數(shù)直線關(guān)系中 求得控制疲勞次數(shù)下的疲勞極限強(qiáng)度，作為標(biāo)準(zhǔn)疲勞極限 強(qiáng)度。它的統(tǒng)計(jì)值作為設(shè)計(jì)驗(yàn)算時疲勞強(qiáng)度取值的基本依 據(jù)。 max max n2應(yīng)變測量 n一般采用電阻應(yīng)變片測量動應(yīng)變，測點(diǎn)布置依 試驗(yàn)具體要求而定。 n測試方法： n動態(tài)應(yīng)變儀和記錄器或靜態(tài)應(yīng)變儀等 n3裂

6、縫 n裂縫的開始出現(xiàn)和微裂縫的寬度對構(gòu)件安全使 用具有重要意義。因此，裂縫測量也很重要。 目前測裂縫的方法是利用光學(xué)儀器目測或利用 應(yīng)變傳感器電測。 n4撓度 n接觸式測振儀、差動式位移計(jì)、電阻應(yīng)變式位 移傳感器或百分表（停機(jī)作靜載試驗(yàn)時）。 六、試件安裝 n1嚴(yán)格對中 n2保持平穩(wěn) n3安全防護(hù) 6-5工程結(jié)構(gòu)的風(fēng)洞試驗(yàn)工程結(jié)構(gòu)的風(fēng)洞試驗(yàn) n一、風(fēng)作用力對建筑物的危害一、風(fēng)作用力對建筑物的危害 n二、風(fēng)荷載作用下的實(shí)測試驗(yàn)二、風(fēng)荷載作用下的實(shí)測試驗(yàn) n三、風(fēng)洞試驗(yàn)三、風(fēng)洞試驗(yàn) 一、風(fēng)作用力對建筑物的危害一、風(fēng)作用力對建筑物的危害 n風(fēng)是由強(qiáng)大的熱氣流形成的空氣動力現(xiàn) 象。其特征主要表現(xiàn)在風(fēng)速

7、和風(fēng)向。 n風(fēng)速和風(fēng)向隨時都在變化，風(fēng)速有平均 風(fēng)速和瞬時風(fēng)速之分，瞬時風(fēng)速最大可 達(dá)60m/s以上，對建筑物將產(chǎn)生很大的破 壞力，風(fēng)向多數(shù)是水平向的，但極不規(guī) 則 。 二、風(fēng)荷載作用下的實(shí)測試驗(yàn)二、風(fēng)荷載作用下的實(shí)測試驗(yàn) n實(shí)測試驗(yàn)就是建筑物在自然風(fēng)作用下的狀態(tài)，包括位 移、風(fēng)壓分布和建筑物的振動參數(shù)的測定。 n風(fēng)荷載可以看作是靜荷載和動荷載的疊加。 n對于一般剛性結(jié)構(gòu)可看作是靜荷載，對于高聳結(jié)構(gòu)如 煙囪、水塔、電視塔、斜拉橋和懸索橋的索塔以及30 層以上超高層建筑物等視為動荷載。 n通常選有強(qiáng)風(fēng)發(fā)生的地區(qū)和有代表性的建筑物，同時 測出結(jié)構(gòu)的頂部的瞬時風(fēng)速、風(fēng)向、建筑物表面的風(fēng) 壓以及建筑物在風(fēng)力作用下的位移、應(yīng)力和振動特性 等物理量，然后對大量的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，得 出不同等級的風(fēng)力對建筑物作用的影響程度，為結(jié)構(gòu) 的抗風(fēng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 三、風(fēng)洞試驗(yàn)三、風(fēng)洞試驗(yàn) n風(fēng)洞試驗(yàn)：采用縮小模型或相似模型在專門的 試驗(yàn)裝置內(nèi)模擬風(fēng)力試驗(yàn)。 n1試驗(yàn)裝置 風(fēng)洞是產(chǎn)生不同速度和不同方向氣流的專用試驗(yàn)裝 置。 n2量測系統(tǒng)方框圖（見下圖） 3測試項(xiàng)目 （1）不同形式的風(fēng)和不同風(fēng)速作用下結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、 位移、變形等； （2）不同形式的風(fēng)和不同風(fēng)速作用下結(jié)構(gòu)的振動 動力特性。 溫度計(jì) 濕